DE3308576C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerventilvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei aus der DE-OS 29 12 730 bekannten Steuerventilvor­ richtungen treten in der Praxis und insbesondere beim Verstellen jeweils eines Kolbenschiebers in eine Steuer­ stellung aufgrund der Strömungsdynamik oder in einer Steuerstellung aufgrund von Druckänderungen in den Teil­ kanälen unterschiedliche Drücke auf, die zu einem Druck­ ungleichgewicht am Kolbenschieber führen. Deshalb werden die Teilkanäle an wenigstens einer Gehäuseaußenseite druckausgleichend miteinander verbunden, und zwar entwe­ der durch eine Tasche in der Gehäuseaußenseite, in der die Teilkanäle beginnen bzw. enden oder in einer Ausneh­ mung einer Zwischenplatte zwischen aneinanderliegenden Gehäusen. In der Tasche bzw. in der Ausnehmung der Zwi­ schenplatte herrscht bei abgesperrtem drucklosen Durch­ lauf der volle Arbeitsdruck, der aufgrund der Größe der Tasche bzw. der Ausnehmung zu erheblichen Kräften zwi­ schen aneinanderliegenden Ventilgehäusen führt. In der Tasche bzw. der Ausnehmung läßt sich ferner beim druck­ losen Durchlauf, insbesondere bei großem Durchsatz, eine unerwünschte Verwirbelung bzw. Strömungsstörung nicht vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuer­ ventilvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß der Druckausgleich zwischen den Teil­ kanälen und damit für den Kolbenschieber auf baulich einfachere Weise sichergestellt ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Druckausgleichskanal im Kolbenschieber kann auch bei großem Durchsatz im drucklosen Durchlauf verhältnismäßig klein bemessen sein, weil er mit der Strömung des druck­ losen Durchlaufs nichts zu tun hat. Die Strömung des drucklosen Durchlaufes verläuft nämlich über die beiden Teilkanäle und die Strömungsumlenktaschen im Kolben­ schieber, die so groß bemessen werden können, daß auch große Durchflußströme widerstandsarm verkraftet werden. Großflächige Bereiche, in denen der volle Arbeitsdruck zwischen aneinanderliegenden Gehäusen oder in Zwischen­ platten angreifen könnte, werden vermieden. Ein Druckun­ gleichgewicht zwischen den beiden Teilkanälen wird über den Kolbenschieber hinweg und im wesentlichen dort aus­ geglichen, wo dieses Druckungleichgewicht zu Klemmkräf­ ten für den Kolbenschieber führen könnte.

Eine zweckmäßige Ausführungsform geht aus Anspruch 2 hervor. In den getrennten Anschlußöffnungen steht bei abgesperrtem drucklosen Durchlauf der volle Arbeitsdruck in nur kleinen Flächen an. Während des drucklosen Durch­ laufes fluchten bei aneinandergesetzten Gehäusen die Teilkanäle so miteinander, daß im Übergangsbereich von einem Gehäuse zum anderen kein nennenswerter Strömungs­ widerstand auftritt und auch keine leistungsmindernden Turbulenzen zu befürchten sind.

Anhand der Zeichnung wird eine Ausführungsform des Er­ findungsgegenstandes erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Steuerventilvorrichtung mit zwei aneinandergesetzten Steuerventi­ len in der Stellung für drucklo­ sen Durchlauf,

Fig. 2 u. 3 jeweils Querschnitte durch die Steuerventilvorrichtung von Fig. 1 in den Ebenen II-II und III-III, wobei hier jeweils vier Steuer­ ventile mit einem durchgehenden drucklosen Durchlauf aneinander­ gesetzt sind,

Fig. 4 einen um 90° gedrehten Längs­ schnitt durch ein Steuerventil der Steuerventilvorrichtung von Fig. 1,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Steuerventil der Steuerventil­ vorrichtung von Fig. 1 in einer Steuerstellung.

In einer Steuerventilvorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 5 sind - obwohl ein einzelnes Steuerventil 1 auch für sich allein einsetzbar ist - mehrere Steuerventile 1, 1′, 1′′ und 1′′′ mit ihren Gehäusen 2, 2′ so aneinandergesetzt, daß eine durchgehende Strömungsverbindung zwischen ihnen entsteht. Sie können unabhängig oder gleichzeitig betä­ tigt werden.

Das Steuerventil 1 von Fig. 1, das in der Ebene des drucklosen Durchlaufs geschnitten ist, besitzt im Gehäu­ se 2 eine Gehäusebohrung 3, in der ein Kolbenschieber 4 zwischen einer Neutralstellung N und einer ersten und zweiten Steuerstellung I, II verschiebbar ist. Zwei ver­ setzte Teilkanäle, deren zusammenhängende Abschnitte nachstehend erläutert werden, sind für das in der Neu­ tralstellung N des Kolbenschiebers 4 im drucklosen Durchlauf strömende Druckmittel vorgesehen.

Von der Gehäuseaußenseite führt ein Druckkanal 5 zur Ge­ häusebohrung 3, dessen Mündung mit 7 bezeichnet ist. In Längsrichtung der Gehäusebohrung 3 zur Mündung 7 ver­ setzt, liegt eine Mündung 10 eines von der Gehäuseboh­ rung 3 zur anderen Gehäuseseite führenden Ablaufkanals 9.

Gemäß Fig. 2 ist im Gehäuse 2 oberhalb des Druckkanals 5 ein Umgehungskanal um die Gehäusebohrung 3 vorgesehen, der an derselben Gehäuseseite beginnt, wie der Druckka­ nal 5 und aus einem Druck-Verbindungskanal 6, 6 a und ei­ ner Ausnehmung 6 b besteht, die in der Gehäusebohrung 3 der Mündung 7 diametral mit ihrer Mündung 8 gegenüber­ liegt. Die Ausnehmung 6 b ist zur Gehäusebohrung 3 hin offen.

Fig. 3 zeigt, wie in der zur Schnittebene II-II axial versetzten Schnittebene III-III unterhalb des Ablaufka­ nals 9 ein Umgehungskanal um die Gehäusebohrung 3 führt, der aus einem Ablauf-Verbindungskanal 12, 12 a und einer Ausnehmung 12 b besteht, deren Mündung 11 der Mündung 10 diametral gegenüberliegt. Die Mündung 11 ist gleich groß wie die Mündung 10. Die Ausnehmung 12 b ist zur Gehäuse­ bohrung 3 hin offen. Der Abstand der Mündungen 7, 11 bzw. 8, 10 wird von im Kolbenschieber ausgebildeten Strömungsumlenktaschen 13, 14 überbrückt. Die Taschen 13 und 14 stehen über einen Druckausgleichskanal 15 im Kol­ benschieber 4 in Verbindung. Senkrecht zur in Fig. 1 dargestellten Ebene des drucklosen Durchlaufes durchset­ zen den Kolbenschieber 4 beiderseits des Druckaus­ gleichskanals 15 Kanäle 16, deren Funktion anhand von Fig. 4 später erläutert werden wird.

An den einander gegenüberliegenden Gehäuseaußenseiten liegen die Anschlußöffnungen 23 (Fig. 2) der beiden Teilkanäle zueinander versetzt. Zur Abdichtung der An­ schlußöffnungen 23 sind in die Gehäuseaußenseite Dicht­ ringe 24 eingesetzt.

Im in Fig. 1 unteren Gehäuse 2′ des Steuerventils 1′ ist der Druckkanal 5′ zum Ablaufkanal 9′ umgekehrt versetzt, so daß die Gehäuse 2, 2′ zur Herstellung einer stufenlo­ sen Strömungsverbindung aneinandersetzbar sind. In Fig. 1 wird oben, falls die Steuerventilvorrichtung noch mehr Steuerventile aufweisen sollte, ein Gehäuse 2′ ange­ setzt, während unten ein Gehäuse 2 angesetzt wird.

In Fig. 4 ist das Steuerventil 1 von Fig. 1 in der Ar­ beitsebene geschnitten. Die Arbeitsebene liegt - in be­ zug auf die Gehäusebohrungslängsachse - um 90° versetzt zur Ebene des drucklosen Durchlaufes. Zur Gehäusebohrung 3 führt ein Pumpenanschluß P, dem in der Gehäusebohrung gegenüber und seitlich versetzt liegende Verbraucheran­ schlüsse V 1 und V 2 zugeordnet sind, von denen Gewinde­ bohrungen 19 zur Gehäuseaußenseite führen. In die Gewin­ debohrungen 19 sind Anschlußarmaturen 17, 18 für Ver­ braucherleitungen eingeschraubt. Infolge der Größe der genormten Anschlußarmaturen 17, 18 entsteht zwischen den Verbraucheranschlüssen V 1 und V 2 ein bestimmter axialer Abstand, der hier zur Unterbringung der versetzten Teil­ kanäle des drucklosen Durchlaufs (Fig. 1) nutzbar ist, ohne die Gehäuse- und Kolbenschieberlänge zu vergrößern.

In der Arbeitsebene liegen im Kolbenschieber 4 diametral gegenüberliegende und in Längsrichtung verlaufende Strö­ mungstaschen 20, die über die Kanäle 15 im Kolbenschie­ ber verbunden sind. Senkrecht zu den Kanälen 16 verläuft zwischen den Taschen 13, 14 der Druckausgleichskanal 15. Die Enden der Gehäusebohrung 3 bilden Rücklaufkammern 21, die über Rücklaufanschlüsse R mit dem Rücklaufsystem des Steuerventils verbunden sind. Die Rücklaufanschlüsse R können auch zu dem Ablaufkanal 9 bzw. dem Ablaufver­ bindungskanal 12, 12 a oder der Ausnehmung 12 b führen. Die Stirnenden 22 des Kolbenschiebers 4 dienen der Arbeitsströmungssteuerung, d. h., in jeweils einer Steu­ erstellung ist ein Verbraucheranschluß V 1 oder V 2 mit einer Rücklaufkammer 21 verbunden, während der jeweils andere über die Strömungstaschen 20 und die Kanäle 16 mit dem Pumpenzulauf P verbunden ist.

Fig. 1 zeigt die Neutralstellung mit drucklosem Durch­ lauf. Das Druckmittel steht im Pumpenzulauf P an; es kann aber zu keinem Verbraucheranschluß V 1 oder V 2 ge­ langen. Das Druckmittel strömt demzufolge durch den Druckkanal 5 und den Druck-Verbindungskanal 6, 6 a in die Ausnehmung 6 b. Durch die Mündung 7 in die Tasche 13 ein­ tretendes Druckmittel wird umgelenkt und gelangt in die Ausnehmung 12 b und von dieser in den Ablauf-Verbindungs­ kanal 12 a und 12 und zur anderen Gehäuseseite. Gleich­ zeitig strömt Druckmittel aus der Ausnehmung 6 b über die Tasche 14 in den Ablaufkanal 9 und von diesem zur Gehäu­ seaußenseite. Ein etwaiges Druckungleichgewicht zwischen den Taschen 13 und 14 wird über den Druckausgleichskanal 15 ausgeglichen. Die vom Druckmittel in beiden Teilkanä­ len beaufschlagte Oberfläche des Kolbenschiebers 4 sind an beiden Seiten gleich groß.

Sobald der Kolbenschieber 4 (s. Fig. 5) in die Steuer­ stellung II verschoben wird, werden die Mündungen 7 und 8 allmählich blendenartig geschlossen, so daß immer we­ niger Druckmittel zur Ausnehmung 12 b bzw. in den Ablauf­ kanal 9 gelangt. Der Druck steigt zunehmend an. Trotzdem bleibt der Kolbenschieber druckausgeglichen, da der an­ steigende Druck bzw. die aus der Drosselung entstehenden Kräfte an diametral gegenüberliegenden, gleich großen Flächen des Kolbenschiebers wirken. Nun überfährt das Ende der Tasche 20 allmählich den Verbraucheranschluß V 2, so daß das im Pumpenzulauf P anstehende Druckmittel allmählich in den Verbraucheranschluß V 2 strömt. In gleichem Maße gibt das linke Stirnende 22 des Kolben­ schiebers 4 den Verbraucheranschluß V 1 frei, so daß Druckmittel von dort in die Rücklaufkammer 21 und von dieser in den Rücklaufanschluß R abströmt. In der Steu­ erstellung II (Fig. 5) steht schließlich der volle Ar­ beitsdruck im Bereich der Mündungen 7, 8 auf Flächen F 1 und F 2 des Kolbenschieberumfangs. Diese sind gleich groß und liegen sich gegenüber. Die Flächen F 3 und F 4 der Ta­ schen 13, 14 sind über die Ausnehmung 12 b und den Ab­ laufkanal 9 druckentlastet, so daß auch hier kein Kräf­ teungleichgewicht entsteht. Der Kolbenschieber ist druckausgeglichen und leicht verstellbar.

Das Gleiche gilt für das Steuerventil 1′ in Fig. 1 und auch die weiteren Steuerventile 1′′ und 1′′′ der Fig. 2 und 3.

Claims (2)

1. Steuerventilvorrichtung für ein Hochdruckhydrauliksy­ stem mit großen Durchflußströmen, mit wenigstens einem Kolbenschieber, der in einer in einem Gehäuse vorgesehe­ nen Gehäusebohrung aus seiner Neutralstellung mit druck­ losem Durchlauf in zwei Steuerstellungen verschiebbar ist, in denen er jeweils den drucklosen Durchlauf ab­ sperrt, wobei für den drucklosen Durchlauf zwei jeweils über im Kolbenschieberumfang diametral gegenüberliegend angeordnete Strömungsumlenktaschen verlaufende, versetz­ te Teilkanäle vorgesehen sind, deren jeder unter Umgehen der Gehäusebohrung von einer Gehäuseaußenseite über eine Tasche zur gegenüberliegenden Gehäuseaußenseite ver­ läuft, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilkanäle (5, 12 b, 12 a, 12; 6, 6a, 6 b, 9; 5′, 12′ b , 12′ a, 12′; 6′, 6′ a, 6′ b, 9′) durch einen zwischen den Strömungsumlenk­ taschen (13, 14) den Kolbenschieber (4) durchsetzenden Druckausgleichskanal (15) in druckausgleichender Verbin­ dung stehen.

2. Steuerventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Teilkanäle (5, 12 b, 12 a, 12; 6, 6 a, 6 b, 9; 5′, 12′ b, 12′ a, 12′; 6′, 6′ a, 6′ b, 9′) in den Gehäuseaußenseiten voneinander getrennte Anschlußöffnun­ gen (23) besitzen.